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地源热泵在建筑中的应用演讲者：李爱彦二00七年三月发展背景建筑业的迅猛发展，建筑节能的要求越来越高•减少我国冬季采暖所造成的大气污染•降低供暖空调系统的能耗地源热泵供暖空调系统•吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源•冬季从大地吸收热量，夏季向大地放出热量•由热泵机组向建筑物供冷供热•和常规的供热空调系统相比大约节能50%•利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统•应用于商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等建筑物。国外的发展历史•地源热泵的概念最早出现在1912年瑞士的一份专利文献中•开放式地下水热泵系统在20世纪30年代被成功应用•20世纪50年代欧洲和美国开始了研究地源热泵（GSHP）的第一次高潮，美国爱迪生电子学院最早研究闭式环路热泵系统•20世纪70年代，瑞典的研究人员开始应用塑料管在闭式环路地源热泵系统上，地源热泵的推广应用迅速展开。国外的发展历史•地源热泵技术在北美和欧洲已非常成熟•系统设计和安装有一整套标准、规范、计算方法和施工工艺•美国地源热泵系统占整个空调系统的20%-到1997年底，美国有超过3万台GSHP-每年约提供8000–11000GWh的终端能量-美国有600多所学校安装有GSHP-美国地源热泵的销售数量以每年20%的速度递增-2000年全美销售数量达40万台。国外的发展历史•北美对地源热泵•应用偏重于地源热泵全年冷热联供•采用闭式水环热泵系统（WLHP）；•欧洲国家•偏重于冬季供暖•采用热泵站方式集中供热供冷。•我国气候条件与美国比较相似•北美的地源热泵方式对我国更具借鉴意义。我国的发展历史中国：•地源热泵的研究起始于20世纪80年代•最近5年成了国内建筑节能及暖通界热门的研究课题•掀起了一股“地热空调”的热潮。研究领域：•实验研究的重点均放在土壤热泵的地下埋管换热器上•单位管长的放热量和吸热量确定；•换热器合理管间距的确定；•土壤热物性参数的确定等。•埋地换热器的传热模型与管间距和大地初始温度的研究。工程应用方面：•山东、河南、北京、辽宁、河北、江苏、上海等地建成了地源热泵工程原理和系统组成--地源热泵地源热泵（GSHP）是一个广义的术语•地耦合热泵系统（ground–coupledheatpumpsystems,GCHPs）,或地下热交换器地源热泵系统（groundheatexchanger）；•地下水热泵系统(groundwaterheatpumps,GWHPs),•地表水热泵系统（surface–waterheatpumps,SWHPs）地源热泵通常还被称为：―地热热泵（geothermalheatpumps,GHPs）―地能系统（earthenergysystems）―地源系统（ground–sourcesystems,GS）等1997年以后，由ASHRAE统一为标准术语-----地源热泵（ground–sourceheatpump,GSHPs）。原理和系统组成地源热泵热泵系统•室外热源和冷源（如：土壤换热器、地下水换热器、地表水换热器、太阳能集热器）•水环管路和热泵机组•室内末端输配系统（加压送风系统或地板盘管、风机盘管）•有时还要增加辅助锅炉和冷却塔。地源热泵、太阳能热泵示意图辅助加热器蓄热器室外太阳能集热器江河湖海水水平埋地地面地下水垂直埋地地面冷却塔大型热泵机组卧式热泵机组立式热泵机组原理和系统组成室内二、地源热泵空调系统的优点1、高效节能地温常年维持恒定，冬季温度比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，热泵机组效率高；可以节约用户30～40％的供热制冷空调的运行费用；2、环境效益显著不需要冷却塔、锅炉或其它辅助加热设备，直接将冷量或热量排入大地中，对人类的生存环境不会造成破坏；3、运行费用低系统效率高，压缩机低功耗，耗电较少；原理和系统组成原理和系统组成热泵系统的的设计要点地源热泵空调系统的设计基础资料•总平面的水文地质、地表情况•地质和水文地质的成分调查报告•地表水应用调查报告•地下水系统试验井的调查报告•垂直地下热交换器系统的试验孔调查报告•水平地下热交换器的试验坑调查报告•监视井•水的质量热泵系统的的设计要点地下水系统设计水井流量要求确定。地下水系统应使用不锈钢板式热交换器。地下水系统，较大的建筑物比小的建筑物好热泵系统的的设计要点土壤热交换器系统设计垂直热交换器通常用在6层以下的建筑物以满足所用管道的压力要求水管需要保温以防结露目前是常用的管道材料是聚乙烯和聚丁烯管材料。PVC管不推荐用于地下热交换器埋地部分。热泵系统的的设计要点地源热泵应用时注意事项热泵用于冬季采暖时，校核末端设备的供热能力。调查欲利用水源的条件（水量、水温、水质）。利用地下水或地表水作时，应保证水质符合使用要求。利用地下水作为热源的热泵，防止地下水源污染，并应回灌。并应根据水文地质条件确定适当的采灌比。在长江以北，热泵系统应采取必要的防冻措施。在容积率较低的地区，可利用土壤作为热源的热泵。热泵的技术经济分析地源热泵的技术特点高效、节能耗电量为冷水机组加锅炉系统的30%-60%。环保、无污染运行费用低维护费用低简单的控制设备运行灵活，系统可靠性强节省占地空间较长的使用寿命易于管理应用灵活可提供生活热水热泵的技术经济分析投资概算地下水式地源热泵，初投资约为300-400元/m2左右土壤地源热泵系统，初投资约为400-500元/m2左右运行费用供暖时，比传统中央空调系统降低25%-50%；制冷时，比传统中央空调系统降低15%-30%。地热泵系统传统中央空调系统单位价格（元/m2）总价格（万元）单位价格（元/m2）总价格（万元）总投资设备费2241565.61911333.9工程费71.45001471029合计295.42065.63382362.9供暖12.926.23运行费（一年）制冷8.5150.111.81266.2占地费250037.5250087.5地源热泵系统与传统中央空调系统的经济效益比较地源热泵系统比传统中央空调系统：•总投资减少12.5％；•年度运行费减少43.6％；•占地费减少50％；•初投资约为300元/平方米（税后）工程应用举例--北京嘉和丽园1．应用地下水地源热泵的限制条件可靠的水源：水资源量不足场地面积狭小，无处布井取水，水源的保证率，受降雨量和回灌量的影响较大。2．政府的水源使用政策•城市用水管理条理。•地下水热泵技术的要求没有规定•将水源的抽取和排放两次受费•调整地下水热泵水源使用的政策，促使其健康有序的发展。存在的问题与思考存在的问题与思考3．水源的探测开采技术和发展4．地下管井的设计与施工5．地下水的回灌技术地质环境问题–地面沉降–海水入侵–突发性岩溶坍塌。6．地下水的水质处理存在的问题与思考6．地下水的水质处理7．地源热泵系统的整体设计8．忽视设计基础资料的收集工作9．国产热泵产品的性能和质量有待提高，水源热泵系列产品有待开发•正确、严格的设计计算，•权威机构的检测•水－水热泵的国家标准•产品规格型号较少•综合利用可再生能源、走可持续发展道路•地域广阔，蕴藏着丰富的地表浅层地能资源和太阳能资源•因地制宜采用不同形式的地源热泵和太阳能热泵技术•促进建筑节能水平的提高和人民生活水平的改善•节约能源，保护环境，符合国家资源和环境战略发展前景当前主要工作•调查现有工程，发现问题，总结经验•收集水文地质资料，建立基本资料库•总结和完善整个系统设计方法..建立专业管井设计和施工队伍•开发地源热泵、太阳能\海水源热泵机组，完善产品系列和规格•开展国家级工程示范，指导工程设计、安装和运行。致谢希望通过这次交流会，共同促进顿罕布什公司地源热泵技术的发展。